Title: Coriolis force-based instability of a shear-thinning microchannel flow

Authors: Saunak Sengupta, Sukhendu Ghosh, and Suman Chakraborty

Journal: Physics of Fluids 

Year: 2020

Publisher: American Institute of Physics

सार: कोरिओलिस बल पर आधारित अस्थिरता तंत्र, विशेष रूप से रक्त जैसे कतरनी-पतलेपन वाले तरल पदार्थों को संभालने वाले तेजी से घूमने वाले पोर्टेबल डिवाइस पर, उपयुक्त अभिकर्मकों के साथ मिश्रण करके रोगों का अंतिम पता लगाने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। इस प्रस्ताव से प्रेरित होकर, यह अध्ययन कैरेउ रियोलॉजिकल कानून द्वारा तैयार किए गए एक घूर्णन माइक्रोचैनल में कतरनी-पतलेपन वाले तरल पदार्थों का एक मॉडल स्थिरता विश्लेषण प्रस्तुत करता है। जब एक माइक्रोचैनल को एक घूर्णन कॉम्पैक्ट डिस्क-आधारित डिवाइस के साथ उकेरा जाता है, एक घूर्णनशील अपरूपण-विरलन प्रवाह की रैखिक स्थिरता पर इन बलों की भूमिका का पता लगाने के लिए एक ऑर-सोमरफेल्ड-स्क्वायर विश्लेषण किया गया है। धारा-दिशा विक्षोभों के साथ अपरूपण-विरलन प्रवाह पर रिपोर्ट किए गए परिणाम दर्शाते हैं कि श्यानता विक्षोभ के साथ प्रवाह संक्रमण के लिए क्रांतिक रेनॉल्ड्स संख्या, श्यानता विक्षोभ के बिना उसी के क्रांतिक मान की लगभग आधी है। इसके विपरीत, विस्तार-दिशा विक्षोभों पर विचार करने वाला वर्तमान विश्लेषण यह दर्शाता है कि श्यानता विक्षोभ के साथ और उसके बिना क्रांतिक रेनॉल्ड्स संख्याएँ घूर्णी प्रभावों के अंतर्गत वस्तुतः अपरिवर्तित रहती हैं। हालाँकि, श्यानता परिवर्तन का कोरिओलिस बल-आधारित अस्थिरता पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है। संख्यात्मक परिणाम इस बात की पुष्टि करते हैं कि चैनल के अंदर द्वितीयक प्रवाह उत्पन्न करके कोरिओलिस बल के उपयोग से एक महत्वपूर्ण अस्थिरता संभव है। दिलचस्प बात यह है कि निम्न समय स्थिरांकों पर अस्थिरताओं के अनुरूप रोल कोशिकाएँ दो अलग-अलग भंवरों के अस्तित्व को प्रदर्शित करती हैं, और प्रबल भंवर का केंद्र अनिवार्य रूप से अस्थिर "स्तरीकृत" क्षेत्र की ओर स्थित होता है। इसके अलावा, समय स्थिरांक के उच्च मान के लिए, केवल एक भंवर पूरे चैनल पर कब्जा कर लेता है। यह, बदले में, जैव रासायनिक विश्लेषण और चिकित्सा निदान के लिए तैनात घूर्णी रूप से संचालित द्रव उपकरणों में कुशल मिश्रण को सुगम बनाने वाली नई अस्थिरता व्यवस्थाओं को साकार करने में मौलिक महत्व का साबित हो सकता है।